INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LA EXPLORACIÓN SISMOLOGICA (*)

D . W . R O C K W E L L {**)

I N T R O D U C C I Ó N

Cuando una carga de dinamita se hace estallar cerca de la superficie del terreno, cierta cantidad de energía se esparce en todas direcciones. La parte de esta energía que pueda ser empleada como instrumento útil para el estudio de la estructura geológica del subsuelo, dependerá de muchos factores. Algunos de los más importantes son : condiciones de la super­ficie y del subsuelo, el tipo del detector sísmico y de los medios de registro empleados, la disposición sobre la superficie de los detectores y del tamaño, forma y colocación de la carga de dinamita.

Conviene darse cuenta desde el principio que un grupo más o menos completo y a la vez complejo de pulsaciones sísmicas se generan. Suponien­do que existen descontinuidades de velocidad en el subsuelo, muchas de las ondas recorren caminos que eventualmente las regresan a la superficie. Naturalmente que estas son las que más interesan al sismólogo explorador.

Puesto que la energía no se propaga dentro de la tierra por un tipo único y sencillo de movimiento, ocurre una separaciónr natural de la ener­gía sísmica de acuerdo con su modo de propagación, y de las variaciones físicas del medio por el cual atraviesa. Esta es una circunstancia muy afortunada, puesto que, con un diseño apropiado del equipo detector y una disposición superficial adecuada del mismo es posible seleccionar para el registro, aquellas fracciones de la energía sísmica que se sabe han se­guido ciertas trayectorias y de cuyos- tiempos recorridos son susceptibles de traducirse a términos de significado geológico.

De cómo este registro selectivo de la energía se lleva a cabo se expli­cará más en detalle, posteriormente en los estudios colaterales del diseño y operación de estos instrumentos.

Nuestra primera necesidad consiste en concebir los tipos principales de las ondas sísmicas y de las trayectorias típicas que este movimiento de

(* ) Original recibido el 10 de Octubre de 1951. ( * * ) Geofisico, Supervisor de la G. S . I.

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ondas sigue para que exista cierto fundamento lógico sobre el cual orga­nizar nuestro estudio de los métodos sísmicos de la exploración.

Tres tipos de ondas son los que interesan a la sismología de explora­ción, aunque sólo uno de estos haya encontrado aplicación práctica hasta la fecha. Estos son: ondas longitudinales, transversales y las ondas Ra­leigh. Las primeras dos son ondas de "cuerpo" que se encuentran dentro de la tierra; la última produce un movimiento ondular en la superficie o, cerca de ella.

La onda longitudinal (también llamada de compresión, dilatación o de empuje) produce una dislocación de las partículas en su trayectoria en la dirección de su propagación. Es la onda que viaja más rápidamente.

La onda transversal (también llamada cortante o de sacudimiento) produce un desplazamiento de las partículas del medio, transversal a la dirección de propagación de la onda. Este movimiento es análogo al de una cuerda sujeta en un extremo y sacudida en el otro. Esta onda siempre llega después de la onda longitudinal (cuando se trata de una trayectoria comparable), esto es, tiene menor velocidad.

Las ondas Raleigh consisten en una combinación de ondas longitudi­nales y transversales, con un plano de oscilación a 90° con la superficie libre (esto es tierra-atmósfera) y paralelo a la dirección de propagación. En este caso las partículas desplazadas recorren una órbita elíptica y ésta es la más lenta de las tres ondas.

La onda longitudinal es la que se emplea en exploraciones sismoló­gicas y es la que llega primera sobre una determinada trayectoria.

Ciertos intentos se han hecho para registrar y emplear las ondas trans­versales para exploraciones sísmicas*''. Al registrar e identificar estas on­das, estos intentos tuvieron más o menos éxito pero las rápidas variaciones locales de la velocidad, mas la imposibilidad de levantai^. más de una capa limitan su uso efectivo en la mayoría de los problemas de exploración.

Se supone que las ondas Raleigh son responsables del fenómeno de baja frecuencia y gran amplitud conocido como "ground roll" que ha resultado una gran molestia al encubrir o disfrazar los tiempos de llegada de las refracciones y reflexiones longitudinales potencialmente útiles. Sien­do un fenómeno de superficie, las ondas Raleigh no revelan nada acerca de la estructura del interior de la tierra.

(1 ) Véase "Composite Reflections" Norman Richter y R. D. Lynn. Geophysics, Enero 1950, Volumen XV, No. 1.

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INTRODUCCIÓN A LA SISMOLOGIA

La onda sismica longitudinal o de empuje es, por lo tanto, la que generalmente se registra y sobre cuyas trayectorias se formará la base de este estudio.

La Lámina No. 1 está diseñada para representar de un modo general las diferentes trayectorias típicas que siguen las ondas sísmicas longitudi­nales a través de una distribución de velocidades que frecuentemente se presenta. Una secuencia de lutitas terciarias sobre una secuencia de luti-tas cretácicas que descansan sobre una caliza maciza o sobre el basamento cristalino presentarían una distribución de velocidades semejante. Por supuesto que el grueso podrá variar considerablemente.

Imagínese (Véase Lámina I) que ha sido posible registrar en un record sísmico, colocando detectores sísmicos a varias distancias del pozo de tiro, todos los tiempos de llegada de los diferentes tipos de ondas lon­gitudinales no importando! qué trayectorias hayan tomado. En la realidad esto sería muy difícil y tal vez imposible debido a las variaciones en frecuencia y amplitud de la energía recibida y de las distancias compren­didas, pero es un hecho que estas ondas existen aunque se acostumbra registrar algunas solamente. Imagínese, además, que la dirección del movimiento de los frentes de onda, que en cierto sentido tienen una exis­tencia física, puedan ser representados por rayo-trayectorias imaginarias que son siempre, y en todas partes, perpendiculares a los frentes de onda. Aunque estos rayo-trayectorias no tienen una existencia física, en el mismo sentido que la tienen los frentes de onda, son muy convenientes para representar la dirección de propagación de las ondas sísmicas, de tal manera que su longitud represente la distancia que el frente de onda ha viajado. Se habla de rayos y rayo-trayectorias como si realmente exis­tieran, como se acostumbra en la discusión de la óptica. Cada rayo de energía sísmica está continuamente sujeto a las leyes básicas de la refrac­ción y la reflexión. Es más aún, las ondas que causan los primeros impul­sos sobre una determinada trayectoria (sea por reflexión o refracción de una discontinuidad dada de velocidad', han, a la vez, viajado por la más rápida ruta específica posible y se dice que han obedecido al Principio de

7ermat del menor tiempo de viaje. Casi resulta obvio el decir que la pri mera energía que llega ha viajado por la ruta más rápida, pero esto es, en efecto, lo que mantiene el Principio de Fermât. Se verá posteriormente que tanto la ley de reflexión como la de refracción (Ley de Snell) están tan íntimamente ligadas con el Principio de Fermât, que constituyen un

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modo diferente de expresar la misma cosa. En realidad estas leyes son consecuencia del Principio de Fermât, aunque pueden ser comprobadas empíricamente sin referirse a él.

La ley básica de la reflexión es, por supuesto, que el ángulo de inci­dencia con respecto a la normal de la superficie reflejante es igual al ángulo de reflexión. La ley básica de la refracción, conocida como la ley de Snell, dice que cuando una onda cruza la frontera entre medios de diferentes velocidades, el seno del ángulo entre el rayo incidente y la normal, y el seno del ángulo entre el rayo refractario y la normal son proporcionales a las velocidades de los medios respectivos. Simbólicamente:

Seno i V i

Seno r

Antes de proceder al examen del sismograma hipotético (Lámina I ) deberán de examinarse más detalladamente la reflexión y la refracción como fenómenos aislados. Esto se consigue mejor, haciendo referencia a la figura N o . 1 donde la dependencia de las leyes de reflexión y refrac­ción sobre el Principio de Fermât se demuestra.

L E Y D E R E F L E X I O N

La trayectoria de tiempo mínimo es de la forma ABC donde X, la distancia horizontal de A (ó O ) a B, está indeterminada. Así pues, el tiempo de llegada en C, de la energía que se origina en A y que llega a C por reflexión del plano divisor de los medios de distintaa velocidades, o de una discontinuidad de velocidades, es igual a:

_ (b2 - I - x 2 ) ^ ¿ ¿b2 - h ( D —x)^3y^

* ~ V i V i

que es mínimo para d t / d x = O

d t ^ ( b ^ + x ^ ) - - ^ - r b ^ + (b - x)^3-V^ ( D - x )

dx v^ V i

que es solamente cierto cuando

X = D / 2 ó D — X = X

por lo tanto de la inspección de la Fig. 1

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INTRODUCCIÓN A LA SISMOLOGIA

Seno i Seno r

V i V i

2^ ì = 2Ç. r la ley de reflexión.

Esta relación se podría intuir, pero lo anterior muestra claramente su consecuencia sobre el Principio de Fermât del mínimo tiempo recorrido.

L E Y D E R E F R A C C I Ó N

En la misma figura 1, supóngase la energía originando del punto A',

abajo del plano 00' para que así llegue a C por refracción a través del

plano 00' en un punto B'", a una distancia horizontal x del punto A' (ó O) indeterminada. La trayectoria de tiempo recorrido mínimo es de la forma AB"'C. El tiempo de la primera llegada será:

_ ( b 2 - I - x-)'-̂ -' [ ; b 2 - I - (D — X ) 2 ] V .

* ~ V . ~ ^ V i

Que es mínimo para d t /d x = O

derivando :

dt ^ (b^ + x^)-'/^ - C b ^ + (b - x)^3-^V^

dx V i V i

x D —x , dt cuando = 0 V2(a2 + x 2 ) % v i [ b 2 4 - (D — x ) 2 ] ' / . dx

V . _ (a2 + x2)^4

V i D — X

[b- + (D - x ) 2 ] %

compensando el resultado con la fig. 1.

V2 Seno i Que es la ley de refracción. V i Seno r o Ley de Snell.

Este fenómeno depende en el último análisis del principio conocido como el Principio de Huygen que dice que cada punto en un frente de

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onda se comporta como un punto-fuente de energía, esta es, que es capaz de propagar energía en tedas direcciones.

La energía que toma la trayectoria de mínimo tiempo recorrido, na­turalmente es la que llega primero aunque no hay nada que impida la llegada de energía que haya viajado sobre trayectorias más lentas y dife­rentes ya sea por refracción o reflexión.

La Fig. 1 ilustra la construcción gráfica del rayo reflejado y la Fig. 3 del rayo refractado.

El rayo reflejado puede ser construido gráficamente para una deter­minada configuración de carga y detector y para una superficie reflejante dada, ya sea horizontal o inclinada, sin conocer las velocidades que apa­recen (con la condición de que permanezcan constantes). Una imagen del punto de tiro se construye debajo de la superficie reflejante, trazando una normal al plano reflejante de A, y midiendo la distancia A C = A ' O . Se une esta imagen del punto de tiro con el receptor con una línea recta que corta al plano reflejante en B (B'). Se traza la recta AB y la tra­yectoria del rayo será ABC.

De la figura se ve por la construcción geométrica que .2C i = r, por lo que se satisface la ley de reflexión. Además como A ' C es una

recta, (la distancia mínima entre dos puntos) no es sorprendente saber que también es la trayectoria del mínimo tiempo recorrido.

La construcción gráfica de un rayo refractado requiere un proceso diferente. En la Fig. 3, si se supone que la energía se origina en el punto S y que corta al plano en B, o en otras palabras si el, ángulo i, el ángulo que el rayo incidente SB forma con la normal al plano, se conoce, el rayo refractado puede ser construido si se conocen las velocidades en ambos lados del plano, o su razón. La construcción es la siguiente: Prolongúese

SB a través del plano. Se trazan abajo de esta prolongación y sobre el plano, dos segmentos BD y BE proporcionales a las velocidades y se le­vantan dos normales de sus extremidades. Una de las normales de sus extremidades. Una de las normales, la que corresponde a la velocidad del rayo incidente, cortará a la prolongación del rayo SB en el punto C. Con centros en B y radio igual a BC se traza un arco hasta cortar a la otra normal en A. BA será el rayo refractado. Nótese que puesto que

BD v i BA - BC y — = — por construcción;

BE Va

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INTRODUCCIÓN A LA SISMOLOGIA

= — , lo que prueba la consistencia de la construcción Sen r ' v,'

con la ley de Snell.

Regresando a la Lámina I: considérese lo que les pasa a los rayos típicos que corresponden a ondas longitudinales que dejen el punto de tiro a diferentes ángulos, todos los rayos, reflejados como refractados, pudiéndose construir fácilmente con los métodos antes descritos.

La parte de la energía que viaja verticalmente hacia abajo del punto de tiro en parte será reflejada hacia arriba al llegar a la parte superior del medio cuya velocidad es de 3,000 metros por segundo,- la otra parte atravesará esta frontera y será en parte reflejado al llegar al medio de 5,000 metros por segundo.

Este rayo no será refractado puesto que su ángulo de incidencia es de cero grados.

Considérese ahora, otros rayos que dejen al punto de tiro en peque­ños ángulos que van aumentando con respecto a la vertical. La energía seguirá reflejándose de la parte superior de estas dos capas (3,000 m/s y 5,000 m/s), con estas diferencias: también cualquier rayo que atraviesa el plano 2,000-3,000 m/s será refractado y sufre un cambio en su direc­ción de propagación. Estas trayectorias serán semejantes a las líneas que­bradas que emergen de los puntos c, g, e, i, y también a la trayectoria que llega al punto f. (Lámina 1). La refracción estará de acuerdo con la ley de Snell y la, construcción se hace como se mencionó antes.

Está claro que si las velocidades de el medio inferior son mayores sucesivamente, habrá un rayo que llegará a un cierto ángulo en cada una de las fronteras, tal que el rayo refractado viajará sobre el plano o justa­mente abajo de él con una velocidad del medio inferior; esto es, el án­gulo de refracción será de 90° con la normal del plano, la cual en este caso es vertical.

De la ley de Snell substituyendo las velocidades y el sen f = 1 los ángulos de estos rayos incidentes críticos, que se denominan ángulos crí­ticos, i , serán en el presente caso:

• = Sen-x Jl" = Sen- . 2^ = Ai98 « V i 3000

c - ^ 1 - c - 1 3000 o , ' » , ^ 1 = Sen 1 — = S e n ^ = 36 52

<= vo 5000 MEXICANA DE GEÓLOGOS PETROLEROS 405

Sen rx

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La energía en estos rayos críticos, no siendo diferente de la de otros rayos incidentes de ángulos mayores o menores, serán i^eflejados inmedia­tamente, emergiendo de los puntos d y f, respectivamente, en el diagrama, a distancias del punto de tiro de las que se refiere frecuentemente como distancias críticas. Nótese que este término "distancia crítica" frecuente­mente se usa para designar el punto donde la energía refractada de una capa inferior de alta velocidad empieza a llegar antes que las ondas direc­tas que han viajado sobre las capas de baja velocidad. Este punto está .1 una distancia considerablemente mayor del punto tiro que el punto donde emerge el rayo crítico, esto es, la intersección de las curvas 2 , 0 0 0 y 3 , 0 0 0 en la gráfica espacios-tiempos. Lámina I. Deberá tenerse cuidado para distinguir a qué distancias críticas se refieren en las fórmulas y en las discusiones.

La parte de la energía que choca contra la capa de alta velocidad al ángulW crítico se refracta y viaja paralelamentq a la frontera, con la velo­cidad del medio inferior. De acuerdo con el principio de Huygen, cada punto en este frente de onda ocasiona constantemente nuevas ondas esfé­ricas, tanto en el medio inferior como en el medio superior. La unión de estas ondas esféricas produce un frente de onda plano equivalente a la tangente de las ondas esféricas. Este frente de onda resultante, en el medio superior viaja con la velocidad de este medio y su dirección de propagación (su normal, o el rayo) forma un ángulo con la normal del plano igual a i^, el ángulo crítico. La generación de estas ondas emer­gentes es ur\ fenómeno continuo y puede ser imaginado como una "refle­xión viajera", cuyo ángulo incidente y ángulo reflejado son ambos iguales a i . Los rayos sólidos que parten de d, e, f, g yh, constituyen tal energía emergente refractada.

Los rayos que chocan con las superficies de alta velocidad en ángulos mayores que el crítico no pueden ser refractados, así que una reflexión total de su energía se realiza. Ejemplos de tales rayos son los que emer­gen de e, g, e é i (líneas punteadas o quebradas).

Los primeros métodos de refracción generalmente registraban e in­terpretaban tiempos de primeras entradas solamente. (Véase el sismo­grama hipotético. Lámina 1) : El tiempo del primer disturbio de la traza para cada distancia se registraba y se plateaba con lo que se obtiene la línea llena constituida por tres segmentos en la gráfica distancia-tiempos. El sismograma raramente daba información útil después de las primeras

INTRODUCCIÓN A LA SISMOLOGIA

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entradas. Consistía principalmente de ondas de baja frecuencia borradas y entrelazadas. La extrema sensibilidad de los geófonos usados era nece­saria para economizar los explosivos y registrar la llegada de energía a grandes distancias del punto de tiro. Además de la sensibilidad, tenían características dé bajo amortiguamiento,, la inhabilidad del geófono, por lo tanto del oscilograma de regresar rápidamente al equilibrio para estar listo a registrar los siguientes sucesos, llegadas subsecuentes de la energía que viaja por diferentes y más lentas trayectorias. Los antiguos perfiles de refracción, sólo bajo condiciones excepcionales, pudieron demostrar quie­bres bien desarrollados aparte del primero.

La tendencia en el equipo moderno de refracción es mantener la sensibilidad necesaria y a la vez tener un fuerte amortiguamiento —caracte­rísticas de un buen sistema de detectores y amplificadores del tipo usado para reflexión.

Suponiendo que es posible vencer los problemas técnicos que se pre­sentan, sería posible registrar los tiempos de llegada de todos los "sucesos" mostrados en la "Lámina I", tanto los reflejos como las refracciones, si se colocara una concentración suficiente de detectores a todas las distan­cias necesarias del punto de tipo y se hiciera un registro completo (o una serie de registros).

En la práctica se colocan, usualmente, los detectores a distancias se­leccionadas. Así pues en trabajos de! reflexióit el spread o línea de detec­tores se confina por lo regular a los primeros centenares de metros a cada lado del punto de tiro, aunque ocasionalmente se usa un desaloja­miento (offset' para levantar reflexiones profundas y evitar a la inter­ferencia del llamado ground roll (disturbios superficiales de baja fre­cuencia y baja velocidad producidos por las ondas Raleigh).

El estilo antiguo de levantamientos de perfiles por refracción, como ya se mencionó, generalmente registraban las primeras llegadas a inter­valos regulares del punto de tiro a una distancia donde las primeras lle­gadas se obtenían de las capas de alta velocidad que se levantaban.

Dos métodos que han visto un uso limitado se basan en la coloca­ción del spread, a una cierta distancia crítica u óptima del puntoi de tiro que se obtiene por cálculos hecnos de antemano o por tiros experimen­tados.

El método del ángulo obtuso de reflexión ("v/ide-aiigle feflection method") existe cófrio rnétodo, pero ha sido usado por ciertas compañías

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c individuos. Los detectores se colocan para recibir el primer rayo refrac­tado emergente (esto es el rayo crítico que es idéntico con el rayo refle­jado' como en d y f en la Lámina 1 ) y los rayos de la energía refractada y reflejada para una distancia corta (100 a 300 mts.) más allá del punto de emergencia antes mencionado, dependiendo de las velocidades y pro­fundidades que intervienen. A través de la mayor parte de este spread no será posible distinguir los tiempos de llegada, casi simultáneas, de los dos tipos de energía, debido a la frecuencia, natural o impuesta, del sismo­grama que en general tendrá un período varias veces mayor que la dife­rencia de los tiempos de llegada de los dos tipos de energía.

Este método particular, deberá resultar útil puesto que existe un gran aumento en la energía sísmica que regresa a la superficie a esta dis­tancia particular, haciendo teóricamente posible el hacer registros con menos explosivos o el obtener quiebres más agudos y más fuertes en regiones donde la cantidad de energía regresada es típicamente baja. Este aumento en la energía puede ser debida a dos causas : a) La llegada simul­tánea o casi simultánea de la energía refractada y la reflejada, aumentando la amplitud; b) para rayos que sobrepasan el ángulo crítico de incidencia deja, de existir la refracción y toda la energía se refleja (reflexión total) , mientras que dentro de este ángulo parte de la energía se disipa hacia las capas inferiores por refracción, la cual a la vez es refractada y reflejada por estas capas inferiores.

De las dos causas b) parece ser la más importante. Para que a) fuera efectiva deberían estar en fase la energía refractada y la energía reflejada que están llegando. Puesto que es posible que las energías re­fractadas y reflejadas tengan diferentes frecuencias, o estén de fase por alguna otra razón, es de esperarse que tanto una cancelación o un fenó-menOi de latido ("beat") ocurra como una suma de ondas o un aumento de amplitud. Además la única energía proporcionada por la componente de de refracción deberá ser aquélla que entra al ángulo crítico; que deberá disminuir rápidamente sobre el plano de frontera y que escasamente au­menta la energía total regresada a los detectores colocados en el tramo inmediatamente después del punto de emergencia del rayo crítico.

Por esta última razún, debido a la operación de la ley del inverso de los cuadrados y de la oblicuidad creciente del rayo con respecto al reflector, la amplitud del reflejo con ángulos obtusos deberá de decaer

INTRODUCCIÓN A LA SISMOLOGÍA

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rápidamente en unos cuantos centenares de metros más allá del punto de emergencia del rayo crítico (e y f ) .

Si el refuerzo suministrado por la energía refractada es un factor importante, la creciente discrepancia en los tiempos de llegada de la ener­gía refractada y reflejada nos resultaría en una reducción de amplitudes a mayores distancias.

Correlación de Refracciones-. La técnica de la correlación de refrac­ciones intenta registrar energía refractada en spreads seleccionados y que estánl situados con respecto al punto de tiro a la llamada "distancia óptima de tiro". Esta distancia óptima varía grandemente de acuerdo con la dis­tribución de velocidades, factores geológicos y profundidad de las zonas y capas que se están levantando. Generalmente la distancia de tiro que da quiebres claros y precisos correspondientes al refractor de máximo inte­rés se selecciona, y las velocidades suministradas por tiempos de llegada posteriores o anteriores a esos quiebres, las cuales corresponden a las capas superiores u otros refractores se usan todo lo posible al hacer la inter­pretación.

Los detectores son entonces colocados a una distancia más o menos fija adelanté del punto de tiro obteniéndose llegadas continuas para el mismo refractor. Bajo buenas condiciones dos o tres fuertes refractores pueden ser levantados a un tiempo: más de éstos sería excepcional.

Viendo la Lámina I, está claro que un spread de correlacionar refrac­ciones puede ocupar cualquier posición más allá del punto de emergencia del rayo crítico del refractor principal que se está levantando. Inmediata­mente después de este punto los datos serían idénticos con aquellos utili­zados por la técnica de "levantar reflejos de ángulos obtusos". En eü caso ilustrado por la Lámina I los puntos entre 1,400 y 2,200 metros recibirían energía considerable de varias fuentes dentro de un corto lapso de tiempo de tal manera que habrá de esperarse cierta dificultad en separar los diver­sos eventos de reflexión y refracción que se registran. Para economizar explosivos se deseará generalmente usar un offset lo más pequeño posible, pero ciertas condiciones como la existencia de un número de refractores menores relativamente fuertes en las capas superiores, lo obligarían a uno a elegir un desalojamiento mayor de los detectores donde las refracciones de principal interés fueran distintas del resto y estuvieran libres de cual quier interferencia. Si esta distancia fuese tan grande que la energía prin­cipal refractada llegara en los prinierós-quiebres, se anularía grandemente

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la e c o n o m i a del m é t o d o , pero sus otros a spec tos har ían el m é t o d o atrac­t ivo aún.

El c o m p o r t a m i e n t o de las curvas de los t i e m p o s d e l l egada d e ref le jos a grandes dis tancias del p u n t o de t iro es in teresante — s u p o n i e n d o q u e se p u e d e registrar la energía reflejada a esta d is tanc ia . El ref lejo N ú m . 1 d e el ref lector m e n o s p r o f u n d o l lega d e s p u é s de el ref lejo N ú m . 2) d o u n a descont inu idad más profunda , por el a u m e n t o de v e l o c i d a d e n es te ú l t i m o e n la capa de 3 , 0 0 0 m / s . A d e m á s la curva N ú m . 1 de r e f l e x i ó n es< as in ­tot ica c o n la curva de re fracc ión Vo; de i g u a l m a n e r a as in to t i cas la, curva N ú m . 2 c o n la curva V i . En general , para una serie de re f lec tores — r e f r a c ­tores , cada curva de re f l ex ión c o n suf ic iente d i s tanc ia s e v o l v e r á cas i paralela a la curva de refracc ión c o r r e s p o n d i e n t e al m e d i o q u e y a c e sobre la frontera que produce la re f l ex ión , los t i e m p o s de r e f l e x i ó n s i empre s ien­d o l igeramente m a y o r e s que los d e la curva de re fracc ión . A s í p u e s e n u n registro que se hiciera entre los puntos g y h en la L á m i n a I la energ ía de re f l ex iones q u e interf ieren c o n mot7e-outs o b l i c u o s d e b e r áex i s t i r a c ión que inmedia tamente la precedía o p o d r í a n c o n f u n d i r s e o in terpre ­tarse c o m o parte de esta energía de re fracc ión . D e s d e es te p u n t o d e v i s ta , u n b u e n lugar para obtener registros de c o r r e l a c i ó n de r e f r a c c i o n e s l ibres de re f l ex iones q u e interf ieran c o n moue-outs o b l i c u o s d e b e r á ex i s t i r a esta distancia , a u n q u e la e c o n o m í a en los e x p l o s i v o s y p r o b l e m a s d e inter­pretac ión dictaran otra cosa .

La principal ventaja que los p r o p o n e n t e s de esta t écn ica r e c l a m a n es de que facil ita el l evantamiento c o n t i n u o y en deta l le de una gran v a ­riedad de estructuras en reg iones d o n d e n o es pos ib l e o b t e n e r b u e n o s reflejos deb ido a c o n d i c i o n e s superf ic ia les adversas . A d e m á s de la ventaja de la corre lac ión por m e d i o de las v e l o c i d a d e s se agrega los cr i ter ios de corre lac ión e m p l e a d o s en los l e v a n t a m i e n t o s d e r e f l e x i ó n , ( t i e m p o , p r o ­fundidad, e c h a d o , carácter de la o n d a , e tc . )

A u n q u e la técnica por corre lac ión de re f racc iones c o m o p r i m e r a m e n t e s e e speró , ha seña lado el va lor d e registrar y ut i l izar t o d o s los qu iebres d e refracc ión en cualquier t ipo de trabajo de re fracc ión . La d i s c u s i ó n d e t a ­llada de la técnica m o d e r n a de l e v a n t a m i e n t o de perf i les p o r r e f r a c c i ó n q u e se dará después , presta especial a t enc ión a a l g u n o s de lo s p r o b l e m a s part icularmente aquel los encontrados e n trabajos d e r e c o n o c i m i e n t o — q u e p o d r á n ser mejor resuel tos al prestar a t e n c i ó n a los qu iebres pos ter iores q u e c o n el senc i l lo e m p l e o de los m é t o d o s ant iguos .

410 BOLETÍN DE LA 7 \ s O C I A C I O Ñ

INTRODUCCIÓN A LA SISMOLOGIA

MEXICANA DE GEOLOGOS PETROLEROS 411

U N A C O M P A R A C I Ó N DE LOS POSIBLES M É T O D O S DE EXPLORACIÓN SISMICA

La discusión que antecede basada en la Lámina I muestra que hay una variedad de modos en que la eríergía sísmica puede ser regresada a la superficie. De donde se podría suponer que hay una variedad de téc­nicas que se usan cotidianamente para utilizar esta energía que regresa en estudiar estructuras geológicas del subsuelo. Esto no es verdad. Una gran mayoría de los levantamientos sísmicos emplean métodos de reflexión más o menos estandarizados, particularmente aquellos en que una serie de detectores se colocan cerca del punto de tiro, aunque existen variacio­nes en los detalles. Estos métodos de reflexión han resultado satisfacto­rios por diversas razones, las principales siendo la economía, la precisión, y la posibilidad de levantar un número de capas o zonas simultáneamente. Las limitaciones del levantamiento por reflexión bajo ciertas circunstan­cias, ha hecho necesario el recurrir a técnicas especiales, principalmente a métodos que utilizan la refracción. Hasta que el principiante haya ad­quirido el conocimiento de los detalles de losi posibles métodos, su evalua­ción sería prematura. Al final de este esbozo de estudio, un capítulo espe­cial será dedicado al criterio para seleccionar el método más adecuado para levantamientos sísmicos para regiones típicas con objeto de resumir las observaciones hechas a través del curso.

Históricamente, los métodos de exploración sísmica se desarrollaron en el orden contrario del que se expondrá para su estudio en este bosquejo. El primer trabajo sísmico fué solamente un intento cualitativo para loca­lizar masas de sal de alta velocidad en el interior de la tierra por medio de métodos de refracción ( 1 9 2 3 - 1 9 3 0 ) . A fines de 1 9 2 0 el llamada mé­todo de jan sbooiing se empezó a usar. Los trabajos de reflexión empe­zaron en 1 9 3 0 , pero el énfasis era en correlaciones de carácter de los reflejos desde puntos de control grandemente separados. Después el dip sbooting (levantamiento de echados) gozó de gran prominencia, en que se usaron las reflexiones para determinar la actitud de las capas desde puntos separados. No fué hasta 1934 que el método de levantamientos de perfiles por correlación continua se hizo práctica standard. Este mé­todo intenta el levantamiento de perfiles a lo largo de polígonos de líneas de control obteniéndose reflejos de puntos bajo la superficie que distan tan sólo de 10 a 2 0 metros.

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•412 BOLETÍN DE LA ASOCIACIÓN

Cada método gozó de cierta cantidad de éxito inicial, pero las con­diciones diferentes que se encontraron en nuevas regiones de exploración, más la creciente necesidad de encontrar pequeñas estructuras a mayores profundidades, llevó inevitablemente a refinamientos en la técnica y espe­cialmente a un control cada vez más estrecho.

DIAGRAMA DE TRAYECTORIAS 8 CURVAS T I E M P O " D ISTANCIA P A R A

E N E R G I A R E F R A C T A D A a R E F L E J A D A P A R A UN S O L O P U N T O DE TIRO

V- 3000 M/s

LAMINAI

FI&. I D E M O S T R A C I Ó N DE L A C O N S E C U E N C I A DE L A S L E Y E S DE R E F L E X I Ó N Y R E F R A C C I Ó N S O B R E E L P R I N C I P I O DE F E R M A T DE M I N I M O T I E M P O .

A ( T I R O ) ( D E T E C T O R ) C

F IG . a C O N S T U C C I O N DE L O S R A Y O S R E F L E J A D O S P A R A C O N D I C I O N E S D A D A S

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I F I 6 . 3 C O N S T R U C C I Ó N D E L R A Y O • R E F R A C T A D O P A R A U N R A Y O I N ­

C I D E N T E Y V . / V o D A D O S